复杂地质中城门洞型隧洞围岩稳定性快速分析与设计方法

 着眼于当前地下洞室发展现状,针对信息施工的关键难题--信息反馈难以满足时效性要求,提出了基于围岩各主要影响因素数值试验结果量化规律的洞室围岩应力场快速分析的思路与方法。应用系统数值试验概化出影响地下洞室应力场和变形场的八个主要因素(无断层时),以数值试验所得结果为主样本群、以工程实测资料和专家经验为边界样本群基于神经网络技术构建无断层条件地下洞室快速分析系统。在此基础上,通过采用课题组提出的“断层对变形影响系数”的概念显著削减含断层地下洞室数值试验方案,分别构建了单/双断层地下洞室快速分析系统。综合以上三个系统和开发的快速反演和稳定性评价模块,基于VB和FORTRAN混合编程技术构建了隧道快速智能化分析评价系统。经多个实际工程验证显示出较好的可靠性和现场快速分析与评价的适用性。     

岩质边坡评价方法对比研究

目前对岩质边坡安全系数计算方法有多种,其合理的选用日益受到人们的重视。运用刚体极限平衡方法和有限元法对工程中常见三种破坏类型(圆弧形、直线形、折线形)进行了稳定性分析,并对这些方法计算的结果作了对比研究,从中得到边坡安全系数的变化规律,为工程提供了参考。     

边坡爆破开挖对邻近已有洞室影响研究

边坡爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是工程中的关键技术问题。新建边坡在与已有洞室间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有洞室围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工爆破对洞室影响的分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的边坡与已有洞室间距、岩体阻尼比、最大单响药量情况下边坡爆破振动对洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁质点振动速度允许值与洞室衬砌在边坡爆破振动波作用下的动拉应力值,考虑不同阻尼比,得出不同围岩级别下,不同边坡与洞室间距的最大单响药量控制：III类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在100和300 kg以内;IV类岩体边坡,坡面距已有洞室20,50 m时,边坡开挖爆破最大单响药量分别控制在150和450 kg以内,研究结果为实际工程的施工和设计提供参考和依据。     

排水系统失效对西南地区某深埋隧道衬砌外水压力的影响

外水压力为深埋隧道衬砌结构主要荷载,排水措施失效时,衬砌结构外水压力将显著增大,进而导致衬砌结构的破坏.因此,以西南地区某深埋可溶盐岩隧道为例,构建三维隧道分析模型,模拟分析排水系统在不同堵塞工况下隧道衬砌结构外水压力的分布.结果 表明,衬砌外水压力值随着隧道纵向排水管堵塞长度增加而增大;环向盲管的堵塞失效对仰拱部位影...     

相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响

 爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是隧洞工程中的关键技术问题。新建隧洞在与已有隧洞间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有隧洞围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸洞群工程施工爆破的相互影响分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的围岩类别、洞室间距、岩体阻尼比、单响药量情况下爆破振动对邻近已有洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁振动速度允许值与隧洞衬砌在邻近爆破振动波作用下的动拉应力值,得出施工爆破洞室的最小间距及单响药量控制：III类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在15 kg以内;IV类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在12 kg以内;V类围岩、洞间距为(1.0～1.5)D时,单响药量应控制在10 kg以内。研究结果为实际工程的施工和设计提供了参考和依据。     

围岩稳定性评判方法适用范围探讨

基于修正芬纳公式建立了围岩稳定性评判新方法,该方法基于轴对称模型建立径向位移解析表达式。轴对称的基本假定就是圆形洞室,静水压力和均匀初始应力场,各向同性和均匀围岩条件。通过系统分析轴对称假定条件的偏差范围对围岩稳定性判断方法的适用范围进行研究。基于经典的遵循莫尔-库仑屈服准则理想线弹塑性围岩中的洞室开挖问题,分析了各项异性和非均匀性的初始应力场及城门洞型洞室对洞壁变形的影响。研究结果对围岩稳定性评判方法的合理使用范围、精度与轴对称围岩条件提出了量化评价范围。     

岩质边坡动力稳定性分析的几个要点

 重点讨论动荷载作用下岩质边坡稳定性的3个基本问题：(1) 动荷载作用下裂隙岩体的力学特性;(2) 边坡动力响应及安全评价;(3) 边坡加固措施(主要指锚索)在动力荷载作用下的安全性问题。在总结多年来的工作经验与研究积累的基础上,探讨边坡动力稳定性评价方法,特别是对于在地震、爆破动荷载作用下,岩质高边坡稳定性的安全评价;总结提出岩体在动荷载作用下的强度特性与研究重点;系统分析岩质边坡的动力响应;提出从动安全系数走向、潜在滑动面的动态开裂和滑移及边坡关键点的质点振动速度3个方面来评价边坡动力稳定性的思路与方法;最后就如何评价边坡预应力锚索加固措施在动荷载作用下的安全性提出科学的设计原则与评价指标。     

城门洞形隧洞弹塑性参数反演方法探讨

本着从实践中寻求解决问题的思想,课题组于2006年针对圆形隧洞提出了一套简单易行的弹塑性参数反演方法。在此基础上,本文基于复变理论将该法进一步推广至城门洞形隧洞,并对强度参数反演的合理性和唯一性进行了探讨。首先以城门洞形隧洞围岩变形的弹性解为基础,推证了拱顶竖向位移和侧壁中点位移之比与弹性模量无关这一结论,进而构建了城门洞形隧洞弹性参数反演理论。随后从实用的角度出发,指出以相同比例将拱顶和侧壁位移的计算值与实测值进行对应作为评价反演结果的标准并不可取,进而根据隧洞开挖应力释放规律,对强度参数反演评价标准进行了改进,并从数学角度出发探讨了强度参数反演的唯一性。最后通过实际工程对城门洞形隧洞弹塑性参数反演方法的适用性和可靠性进行了验证,以期该研究成果能够使岩土工程反演方法更加适用于实际工程。     

公路隧道病害分析及结构安全评价

结合江西某公路运营隧道病害问题,通过对隧道衬砌裂缝、衬砌渗漏水,衬砌厚度及二衬轮廓线等检测结果进行总结,从地质、设计和施工方面分析其各自病害产生的原因,并对不同围岩类型的危险断面进行结构安全验算,验算发现衬砌裂缝和衬砌厚度对隧道顶拱和拱肩的轴力、弯矩和安全系数影响较大,顶拱和拱肩部位得出的安全系数小于规范要求。根据病害原因分析和结构安全计算的结果,提出针对性治理建议。